毕业设计（论文）-螺旋型旋风分离器设计

1、目录毕业设计任务书.开幕报告.二指导教师的审核意见评教师评语.回复会议纪要中文摘要外语摘要.前言11主题选择的背景11.1国内发展21.2国外发展21.3旋风除尘器3的主要优点和缺点2设计方案32.1旋风除尘器3的除尘原理2.2 Mushelkanatz模型4的基本原则2.3螺旋旋风分离器5的结构和特点3设计过程63.1旋风除尘器的基本尺寸设计63.2旋风除尘器8基本参数的计算3.3旋风除尘器10其他附件的设计和选择3.4旋风除尘器18的安装形式3.5焊接工艺204计算流体动力学基础理论214.1计算流体动力学的基本方程214.2标准 -模型22的控制方程的统一形式5结果分析流程235.1预处

2、理235.2结果分析246摘要30参考文献30确认323设计过程螺旋旋风分离器的设计前言全套带扣画纸3346389411或301220582一项新的研究表明，在过去的一个世纪里，大气中的尘埃增加了两倍多。这一显著变化影响了全球气候和生态系统，因此除尘迫在眉睫。当前，我国经济建设高速发展，社会对环境保护的要求越来越高，除尘设备面临巨大的发展机遇。随着环境保护的发展，使用各种除尘器来控制粉尘污染显然是不够的。因此，有必要开发新型高效的除尘器。旋风除尘器因其维护使用方便、结构简单、耐高温、对高浓度粉尘适应性强等优点，在普通除尘器中得到广泛应用。它是控制小型锅炉粉尘污染的主要设备，也常用于高浓度含尘气

3、体的一次净化，或作为生产中粉状气体的输送设备。然而，它的缺点严重制约了它的发展1。本文将讨论旋风除尘器。本文将重点介绍国内外旋风除尘器的发展现状和趋势。旋风除尘器的结构设计理论：讨论了旋风除尘器内部流场的模拟和旋风除尘器的性能分析。在设计过程中，引用和参考了大量相关文献。由于我的水平有限，设计不可避免地会有问题。请纠正我以便及时修改。谢谢你！1.主题选择的背景当前，中国经济建设高速发展，人民生活水平不断提高，社会对环境保护的要求越来越高。除尘设备作为控制固定污染源颗粒物污染大气的主要设备，面临着巨大的发展机遇。除尘设备性能概述除尘设备用于控制污染源排放的颗粒物对大气的污染，保护大气环境。这些灰

4、尘很难靠自身的重力沉降在空气中，并且会在空气中悬浮很长时间，从而影响城市的空气质量。它们经常吸附其他有害气体，这些气体被人体吸收后，会进一步增加对人体呼吸系统的危害。当大气温度下降时，它们成为水蒸气的凝结核，增加了城市中的浓雾。随着环境保护的发展，使用各种吸尘器显然是不够的旋风除尘器维护使用简单，使用方便，耐高温，对高浓度粉尘有很好的适应性。它是控制小型锅炉粉尘污染的主要设备。它也常用于高浓度含尘气体的一次净化，或作为生产中粉状气体的输送设备。1.1国内发展10目前，我国使用的旋风除尘器主要用于燃煤窑炉的粉尘净化，但仍在研发高效旋风除尘器。目前，将各种脱硫除尘形式与碱性水溶液相结合，提高脱硫除

5、尘效率已成为我国环保科技领域的主要研究方向之一。目前开发的主要新品种有：二次风旋风、切向射流旋风和中心带旋转叶片旋风。我国对旋风除尘器进行了大量的研究。近年来的主要成就包括：(1)粒径小于1.0m的多进口旋风除尘器已应用于燃煤电厂锅炉、水泥回转窑和轧钢加热炉，取得了良好的效果。(2)旋风除尘器的减阻杆在不降低原有除尘效率的情况下，可在未来将阻力降低30%左右。当除尘效率降低不到3%时，阻力降低约70%。(3)陶瓷多管旋风除尘器。(4)带二次空气的旋风分离器。1.2国外发展20国外旋风除尘器主要用于气固两相流的分离。许多人进行了相关研究，提出了相关理论，为旋风除尘器的发展做出了突出贡献。Musc

6、helknautz(1970)提出了临界载荷的概念，并发展了一个分析模型来解释这种现象的改善。在该模型中，分析表明效率随着质量负载的增加而增加12。霍夫曼(1992)提出旋风器壁上的静压等于横截面上的静压加上旋转流中的动压，这减少了计算流体力学计算结果和实际测量结果之间的误差4。Obermair-Staudinger(2001)研究了排气出口的气流、压降和分离效率，得到了不同结构排气出口的分离效率和压降值171.3旋风除尘器的主要优缺点1.3.1旋风除尘器的优点(1)旋风分离器中没有活动部件。易于维护。(2)生产和管理非常方便。(3)在处理相同风量的情况下，体积小，结构简单，价格低廉。(4)用

7、作预除尘器时，可垂直安装，使用方便。(5)处理大风量时，多台机组并联使用方便，效率阻力不受影响。(6)能承受400的高温。如果使用特殊的耐高温材料，它也能承受更高的温度。(7)除尘器内部装有耐磨衬里后，可用于净化含有高磨蚀性粉尘的烟气。(8)干除灰是可能的，这有利于回收有价值的灰尘。1.3.2旋风除尘器的缺点(1)如果排灰阀泄漏，将严重影响除尘效率。(2)磨损严重，特别是在处理高浓度或研磨性粉尘时，入口和锥体部分容易磨损。(3)除尘效率不高(捕集粒径小于5um的细粉尘和粉尘颗粒密度小的粉尘效率低)，单独使用有时不能满足含尘气体排放浓度的要求。(4)随着筒体直径的增大，除尘效率降低，单个除尘器的

8、处理风量受到一定的限制。2设计方案2.1旋风除尘器的除尘原理旋风除尘器由筒体、锥体、进气口、排气管和排灰口组成，如图1所示。旋风除尘器的工作过程是含尘气体从切向进气口进入旋风除尘器时，气流由直线运动变为圆周运动。大部分旋转气流从圆筒以旋转形状沿着装置的壁向下流向锥体，形成外部旋转气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将密度高于气体的尘粒抛向装置壁。一旦灰尘颗粒与壁接触，它们就失去径向惯性力，并通过向下的动量和向下的重力沿着壁下落，进入排灰管。当旋转和下降的螺旋气体到达圆锥体时，由于圆锥体的收缩，它向中心移动。根据“旋转力矩”不变性原理，其切向速度不断增加，而尘粒受到的离心力也不断加强。当气流到

9、达锥体的下端时，它将继续从旋风集尘器的中部以相同的旋转方向从下到上形成螺旋流，即内部涡旋气流。最后，通过排气机排气管的净化气体的扭矩不变，净化气体的切向速度不断增加，灰尘颗粒受到的离心力也不断增强。当气流到达锥体的下端时，它将继续从旋风集尘器的中部以相同的旋转方向从下到上形成螺旋流，即内部涡旋气流。最后，净化后的气体通过排气管排出排气管。图1旋风除尘器分离示意图2.2 Mushelkanatz模型的基本原理2030年来，斯图加特大学的埃德加穆斯克瑙茨教授及其同事一直致力于旋风除尘器分离机理模型的研究，并提出了迄今为止最接近旋风除尘器实际情况的模型方法。首先，简要总结了最新MM模型方法的三个主要

10、特点。1考虑旋风分离器壁材料的粗糙度和捕获颗粒对壁粗糙度的影响。2考虑颗粒沉降或入口质量浓度变化的影响。3考虑旋风分离器的粒度分布。正是由于这些特点，MM模型不同于其他旋风除尘器模型方法，包括其自身的平衡轨道模型的起源。在大多数实际应用中，这些特性使模型能够以合理的精度执行可靠的模拟计算。对于一般的圆柱形旋风除尘器，首先用经验公式计算矩形进口旋风除尘器的进口收缩系数(1)在公式中，c0是旋风除尘器入口的气固两相流中颗粒质量与气体质量的比值。如果和Vin、Rin、r已知，可以计算出壁面的切向速度和轴向速度。Trefz和Muschelknutz认为，大约10%的入口气体通过旋风分离器的短回路，这部

11、分气体以螺旋方式沿着旋风分离器的顶板和提升管的外壁进入提升管排出。这部分气体体积一般占进气量的4%-16%，平均值为10%。其余90%的气体沿着内壁流动，并从外部涡流进入内部涡流。2.3螺旋旋风分离器的结构和特点螺旋旋风分离器是一种新型旋风分离器，其结构如图1所示。旋风分离器的滚筒主体由多圈螺旋通道组成，含尘气体在螺旋通道内旋转运动，颗粒到达侧壁被离心力捕获。实验证明，与普通旋风分离器相比，螺旋旋风分离器具有体积小、阻力小、除尘效率高、处理气体量大等优点。3设计过程3.1旋风除尘器的基本尺寸设计旋风除尘器通常是根据计算或经验设计的。因为目前旋风除尘器的设计是基于经验公式或半经验。因此，我们用经

12、验的方法来选择类型。在旋风除尘器的结构尺寸中，旋风筒的直径，s由于处理能力为4800m3/h，处理能力相对较大，因此并联使用了几台旋风分离器。经过粗略计算，两个旋风分离器并联使用。原始数据：中等温度()工作压力密度(千克/立方米)颗粒直径(微米)(atm)天空203.011.2030无烟煤颗粒1550吞吐量4800m3/h3.1.1气缸直径的计算(2)其中，Vp除尘器筒体间隙截面的平均速度(2.54 m/s)取Vp=4，代入数据Q=1.333m3/s，计算D=0.653m，四舍五入d=672 mm3.1.2其他结构尺寸的计算1.入口尺寸旋风除尘器的入口截面大多为矩形。如果宽度为b，高度为a，面

13、积为a，则气旋类型系数k=a/D2=ab/D2，k值的一般范围为0.07 0.30。对于小型除尘器，可以取较小的K值，以减少阻力损失，提高除尘效率，但除尘器的体积相应增大。对于大型集尘器，因为它们通常用于预收集，所以K值应取为较大值，以减小集尘器的体积。进气道长宽比a/b一般为1 4。2.排气管直径de排气管直径是影响除尘器阻力损失的最重要因素，其次是分离效率。增大排气管的直径可以大大降低阻力损失，但也会降低其除尘效率。通常，排气管的直径与旋风筒的直径之比约为0.4 0.7。3.排气管插入深度hc。排气管的插入深度是影响除尘器分离效率的最重要因素，而阻力损失不是。如果插入深度太短，入口处的灰尘

14、将直接逸出。如果插入深度太长，径向合流将再次增加，这也不利于分离效率。通常认为排气管的插入深度略低于入口的下边缘。4.气缸高度h适当增加圆筒高度有利于提高分离效率。通常，h=(0.7 2) d是合适的。5.圆锥高度H-h与锥角有关。增加锥体高度有利于减小阻力和提高效率，但应与筒体高度综合考虑。一般来说，h-h=(3 4) d更合适。锥角一般为20 30。如果太小，锥体高度太大，太大，不利于卸料，锥体内壁的磨损也会增加。根据检查的数据，确定其他结构与圆柱体直径之间的比例关系，从而确定其尺寸。名字磁鼓直径立管直径排灰口直径辊身长度圆锥长度立管长度入口高度入口宽度排气管插入深度标志DdeD2hH-hsabhc尺寸(mm)672336200100816801328296148268表2旋风除尘器的基本尺寸3.2旋风除尘器基本参数的计算3.2.1入口速度的计算旋风除尘器入口风速适用范围为(10 26) m/s，一般为(12 20) m/s，风速太小，分离效率低，入口管道会造成积灰堵塞；如果风速太高，阻力会相对较大。同时，被分离粉尘的返